淺談高層建筑抗震設計與抗震結構

摘要：近年來，隨著工程建設的發展和進步，施工質量有了更高的要求。汶川地震給我們造成的災難為我們敲響了警鐘，在未來發展應注重抗震結構的設計和施工，提高工程建設的抗震設計的穩定性，保證用戶的生命財產安全。本文筆者針對高層建筑的抗震設計與抗震結構作深入討論，僅作參考。

關鍵詞：建筑；抗震設計；抗震性能；安全性能

1、建筑結構抗震等級的規定和標準

震級地震和地震烈度是根據國家相關標準劃分為六個不同層次，即3級是小地震；3～4.5級是有感地震；4.5～6 級是中強地震；6～7級是強烈地震；7～8級是大地震；超過8級是巨大地震。根據經驗數據、國家數據庫和地質歷史調查核實，經過勘查和驗證，這是一個地理概念的經驗值。根據《建筑工程抗震設防分類標準》的規定，建筑工程抗震設防類別主要分為特殊設防類、重點設防類、標準設防類、適度設防類四個不同級別。根據相關部門的規定，按建筑的類別確定其抗震設防等級，主要參考其建筑物高度、建筑物結構類型作相應的要求。例如，鋼筋混凝土結構的建筑物，它的抗震的等級主要分為四級，用此來表示其一般、較嚴重、嚴重和非常嚴重四個級別。高層或超高層建筑物的抗震的設計需要按照其不同的設防類別來規定，同時進行復核性計算和采取相應的抗震措施。

2、影響建筑工程的抗震能力的主要因素

影響建筑工程結構抗震能力的主要因素包括三個方面，即現行抗震設計標準和建筑的抗震設防是否合理和施工質量，具體分析如下：

2.1建筑物結構的抗震設計標準

建筑物結構的抗震設計標準是按照地區類別和地震發生頻率來初步估計的基本結構抗震設防的損害程度并針對可能不同部位而使用的情況。抗震設防烈度抗震設計標準確定為主要參考依據，只有控制對地震強度預測的精度，才能保證抗震設計標準的科學性和正確性。根據抗震設計標準和項目開發為住宅用途的性能要求施工單位，以提高抗震性能。抗震設計是建筑結構設計考慮的重中之重，一般情況下，它與建設工程造價成本成反比關系。

2.2建筑物結構抗震設計合理與否

建筑物結構的抗震設計是否合理主要與施工所采取的抗震技術措施的形式有著直接聯系，穩定的抗沖擊性能是在地震威脅下建筑結構受到保護的前提條件，良好的抗沖擊性能可以確保建筑結構不塌落。一般地，高層建筑的抗震設計標準是比正常設計要高，高層建筑物多采用現澆剪力墻結構、框架-核心筒或框架-剪力墻結構，它們都具有較好的強度和應變形能力，且抗震性能相對較好。這種類型的建筑和強大的外部力量，保證良好的結構強度和穩定性，顯然要降低地震對建筑結構影響到最小，也是對基本建筑物抗震性能的安全保障。

2.3施工質量

建筑結構抗震性能與施工的質量息息相關。因此，要在建筑工程建設實施階段做好具有針對性的質量監督工作，嚴格規范既有建筑物的使用管理也是極為關鍵的一個方面。

3、選擇建筑材料合適的結構

目前，中國主要的建筑結構、框架-剪力墻結構體系結構框架剪墻壁和其他結構形式為多數，此些結構體系已廣泛應用于高層建筑。在地震多發地區，也廣泛使用鋼結構體系，它可以提高結構的抗震性能，用此替代鋼筋混凝土結構的主要原因在于鋼筋混凝土結構的抗震性能不足。鋼結構具有韌性和延展性好等優點。

我國建筑工程在實施階段對建筑結構的抗震等級進行設計，為盡量節約鋼材用量，比較常見的建筑結構式框架核心筒結構體系。鋼筋混凝土結構受到外力荷載作用，很容易出現彎曲變形狀況，為了防止建筑結構的側向偏移，通常要采取小鋼結構對框架核心筒結構體系進行輔助支撐，不僅不能達到節約鋼材用量的目的，不經意間還會造成建筑結構負擔增大的問題，對建筑整體結構的穩固性造成極大的影響。因此，我們還是需要鼓勵推動鋼結構在我國建筑領域的應用。

建筑材料的施工中藥確保質量合格，因其對建筑物的結構性能具有直接的影響，高層建筑物要求良好的抗震性能，就必需對建筑材料的質量進行嚴格把關。

通常選擇強度高、安全性好和耐久性好的建筑材料。從工程實踐中發現，建筑結構穩定性好主要還是依賴于高性能材料，它在工程建設領域扮演不可或缺的角色。

混凝土是一種主要被應用于工程領域的人造石材料，它開始于1824 年，它的出現改變了世界的發展，在建筑領域中，混凝土在促進國家建筑工程發展中發揮了巨大作用。然而，混凝土材料的脆性從地震的角度講混凝土建筑結構不利于抗震，該材料不應該被單獨用來作為建筑結構的結構材料。為了解決這個問題，很多專業人士已經建筑作品進行了廣泛的研究和討論。通過構建科學合理的設計的主要結構，并把混凝土和鋼筋結合起來形成鋼筋混凝土結構來解決素混凝土結構的脆性特征，這也可以提高混凝土強度性能、改善混凝土脆性和提升混凝土結構的抗震性能等。

在通常條件下，改善的混凝性能，提高混凝土結構的抗震性能，主要從以下幾個方面著手：凝土攪拌過程中嚴格控制水的參量，對混凝土的和易性來講，水對混凝土性能是一個關鍵的影響因素，具體的處理、攪拌、運輸等整個過程可以通過具體的控水來保證混凝土構件的強度性能和耐久性能；第二，為了保證混凝土結構具有良好的抗震性能，我們絕不能隨意增加混凝土的自身強度，由于混凝土在達到一定強度水平時，構件受外力荷載作用下仍然容易遭到破壞，這種情況下的混凝土構件的脆性特點表現的更為突出，因此比然要充分考慮到增強混凝土構件強度的同時還需考慮混凝土的韌性特點，僅有如此才能保證混凝土結構具有最好的抗震特性。

混凝土韌性的提升是保證建筑結構具有良好抗震性能的又一個重要手段。提升混凝土拌合料的施工性能還可以通過聚合物改性的手段，通過聚合物改性的混凝土在抗滲性能、抗腐蝕性能和漿體與粗細集料的結合性能都有顯著提高，且當聚合物摻入量達到一定比例時，具有脆性的混凝土構件開始展現聚合物的延性特點，這一方面的試驗在國際上有成功案例，比如超高強水泥彈簧等。

確保混凝土擁有足夠的堿性，從而避免構件內鋼筋的銹蝕及碳化問題，與此同時，適量添加其他外加劑來降低混凝土構件內孔隙界面的氫氧化鈣含量，從而從根本上改善構件界面質量，提升混凝土的抗滲性能。

普通水泥從材料自身也可以針對混凝土提升耐久性提出諸多要求，比如嚴格控制水泥比、控制水化反應熱的釋放、減少水泥氯離子及堿含量等等。除此以外，還需優化對比選用性能較好的水泥品種。把重點放在建立更好的技術途徑上。例如水泥使用低水化熱且后期強度高，特別是抗彎強度高耐腐蝕性好的熱硅酸鹽水泥-----例如高貝利特水泥，作為混凝土的膠凝材料，它的高強度，高耐久性使得用其制備的混凝土具有良好的抗裂性能，使得大體積混凝土工程具有良好的尺寸穩定性和良好的耐久性，該類水泥在我國很多重難點工程中得到了廣泛的推廣語應用。

4、結束語

總而言之，良好建筑結構抗震設計對于建筑物主體結構對地震災害威脅具有很好的保護效果，為了能夠有效保障我國民眾的人身財產安全，就必需通過合理設計創設高安全性能的建筑結構，從而避免我國汶川大地震悲劇的重新上演。

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作者簡介：

趙麗紅（1979-），女，漢族，江蘇南京人，碩士，工程師，主要從事結構設計工作。